实验报告_大数计算器

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1、计算机组成结构计算机组成结构 实验报告实验报告 实验题目：大数计算器实验题目：大数计算器 报告人：报告人： 学号：学号： 实验报告实验报告 实验题目实验题目：大数计算器 报告人报告人： 学号学号： 实验要求：实验要求： 通过编程完成大数计算器的各项功能。 实验目的：实验目的： 通过编程设计合理的数据结构，存储、计算大数。并通过高效的 算法对各项运算进行实现。 实验环境：实验环境： C# 实验过程记录：实验过程记录： 1、界面设计、界面设计 通过 c#的控件对计算器的界面进行设计。 包 括 基 本 数 字 按 键ePI、91； 计 算 按 键 、!tancossinelnlog/* 2 nMod

2、xxx y ； 基本功能按键ans、Cclear以及历史查看按键。如下图： 2、计算器简介计算器简介 （1）数据结构设置）数据结构设置 本计算器以 c#中 using System.Numerics 为基础，该库中含有对 大数运算的基本加、减、乘、除，四则运算，但是该库中运算只支持 整形不支持小数。 因此在该基础上对每个运算式中数字的小数点的位 数进行记录， 将小数点去除后按照大数加法运算， 再计算小数点位置， 点到相应的位置。 注意： i.在对加法和减法运算时，两个运算数字去除小数点前应将小数 点后位数补齐。 ii.在对除法操作时，在除数移位为整数的情况下，记录被除数的 小数位数，同时将其向

3、右移位，右移位数与小数位数之和即为最终结 果的精度。 iii.对于输出答案，要对其进行预处理，添加小数点，判断正负， 判断首位，判断结尾是否有冗余的 0。 （2）算法介绍算法介绍 由于引用库中没有对其他运算的调用函数， 对于特殊的计算如： 三角函数、xetansincos等，需要借助泰勒展开式，二分法 查找的方法进行计算，具体实现见功能实现功能实现部分。 （3）特殊功能）特殊功能 对于三角函数运算，特意添加度与弧度的选择按键，用户可以根 据需求计算不同单位下的三角函数值。 同时对于计算的过程可以通过历史按键进行查看。 通过 ans 按钮直接取出上次答案进行下次运算。 （4）纠错处理纠错处理 第

4、一点：除法操作时除 0，计算机弹窗显示错误，返回显 示”wrong”。 第二点：对于连续点击运算符或小数点，设置标志位使系统自动 识别当前是否有运算在进行操作， 若有则无法继续输入运算符或小数 点。 第三点：每次运算时，判断对应运算的参与运算数字是否合法。 （5）屏幕显示屏幕显示 整数部分全部显示，小数部分主屏幕显示 30 位，历史界面可显 示 800 位（精度可调） 。 3、功能实现（见附录）功能实现（见附录） 4、计算器演示计算器演示 （1）基本四则运算）基本四则运算 （2）三角函数运算三角函数运算 （3）其他运算）其他运算 （4）纠错处理）纠错处理 5、性能分析、性能分析 对于四则基本运

5、算而言， 调用库函数可以极大减少编程量同时可 以高效的完成运算。 对于阶乘计算 1000！可以做到立刻出结果，但是当数量级继续 上升时，10000！程序需要计算 10s 才可以出结果，100000！程序会 卡死。 对于三角函数运算，在计算时对其使用泰勒展开，共展开了 50 项。在计算过程中会反复调用基本运算以及比较函数，同时因为设置 精度比较高，计算的过程耗费时间比较长。 开根号运算使用的是二分查找，对于大整数查找过程时间较长。 总体来说计算器对于万位以内的基本运算可以满足需求， 对于精 度设置比较高时，需要耗费一定时间进行计算，耗费时间在可忍耐范 围内。 6、心得体会与总结心得体会与总结 第

6、一次上手大数计算器时， 首先想到的是用 c 语言中的数组进行 数据的存储，将小数与整数进行分开进行存储然后在对其分开运算。 但是在进行编程的过程中出现了很多问题，如在进行进位退位，除法 运算的精度确定，对运算数的预处理过程比较复杂，对于程序的效率 会有一定的影响。之后我想到的是将运算数以字符串的形式进行储 存，调用系统原有的基本运算以及其他科学运算，但是发现系统的精 度远远没有达到预定需求，系统中的函数精度只有 16 位。 经过两次数据结构设计失败之后，我再网上进行查询资料，发现 在 c#中有单独的大数类，但是该大数类并不能处理小数，所以我想 到将小数进行存储后进行移位操作，再将数字进行运算处

7、理。这样做 的好处是不用对数字进行复杂的预处理，同时精度可以有质的提升。 在解决基本的数据结构后，对于基本运算可以很好的完成，其他 运算可以调用基本运算完成， 从中我体会到对于程序的模块化编程十 分重要。要将整个程序的功能细化，不要将多个功能写在一个函数之 中，这样在程序调用时会十分简捷使整个程序层次清晰。 在编程的过程中应当养成良好的习惯，对于变量的声明，注释的 填写以及函数的命名， 这些对于以后维护和修改程序提供了很大的便 利。编程时也应当更有耐心，更注意细节，在功能实现的同时也应注 意到使用时用户的习惯，这样才是一个好的程序。 附录：附录： 功能实现（由于代码量较大，只给出核心代码部分功

8、能实现（由于代码量较大，只给出核心代码部分） ： （1）变量声明变量声明 ansrwes储存答案 buff_answers缓冲答案 number当前运算数字 y_s计算次数,y_s=0 为初次运算；y_s=1 为多次运算 n_1第一个运算数 n_2第二个运算数 sum_number用作存储历史记录 operate_way计算方式，标记运算 （2）基本数字按键）基本数字按键 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) if (number = “) answers = “; if (textBox1.Text = “0“) num

9、ber = “1“; /当屏幕显示不为 0 else number += “1“; n+; textBox1.Text = number; /在屏幕显示当前字符串 其余按键 29 和数字 1 的实现方法相同。 （3）计算按键）计算按键 i. 赋值操作（赋值操作（、Modx y /*） private void button16_Click(object sender, EventArgs e) /当前没有运算 y_s!=1 if (buff_answer != “ | number != “ | answers != “) textBox1.Text = “+“; number = “; su

10、m_number = n_1; sum_number += “+“; textBox2.Text = sum_number; operate_way = 1; y_s = 1; /第一次运算，第一个运算数已有值对第二个运算数赋值 else if (n_1 != “ textBox1.Text = “+“; number = “; sum_number += n_2 + “=“; textBox2.Text = sum_number; answers = calculate_all(operate_way); operate_way = 1; Print(answers); n_1 = “; n

11、_2 = “; /连续输入第二次运算 buff_answer!=“,两个运算数都为空， 输入值为空 else if (buff_answer != “ answers = “; textBox1.Text = “+“; sum_number += n_1; sum_number += “+“; textBox2.Text = sum_number; operate_way = 1; y_s = 1; /连续输入第二次运算 buff_answer!=“,两个运算数都为 空，输入值不为空 else if (buff_answer != “ n_2 = number; number = “; tex

12、tBox1.Text = “+“; sum_number += n_2 + “=“; textBox2.Text = sum_number; answers = calculate_all(operate_way); operate_way = 1; Print(answers); n_1 = “; n_2 = “; 其他运算赋值方法相同。 赋值操作赋值操作(、2lnlogxxe) private void button24_Click(object sender, EventArgs e) if (number != “) n_1 = number; if (number = “ sum_n

13、umber += “(“ + n_1 + “)“ + “=“; textBox1.Text = “(“ + n_1 + “)“; textBox2.Text = sum_number; operate_way = 7; answers = calculate_all(operate_way); Print(answers); 其他运算赋值方法相同。 赋值操作（赋值操作（tansincos、） private void button26_Click(object sender, EventArgs e) if (number != “) double x; if (type = 0)/判断度与弧

14、度 n_1 = number; else n_1=(Math.PI/180)* Convert.ToDouble(number).ToString(); sum_number += “cos(“ + number + “)“ + “=“; textBox1.Text = “cos(“ + number + “)“; textBox2.Text = sum_number; operate_way = 12; x = Math.Cos(Convert.ToDouble(n_1); if (x = 0.5 | x = 0 | x = 1)/判断特殊值 answers = x.ToString();

15、else answers = calculate_all(operate_way); Print(answers); 其他运算赋值方法相同。 ii.计算操作计算操作 public string calculate_plus(string a, string b) string result = “0“, f = “; int a1, b1, a_l; a1 = a.Length; b1 = b.Length; /小数点位置计算 int flag1 = a.Length - a.IndexOf(“.“) - 1; int flag2 = b.Length - b.IndexOf(“.“) - 1

16、; textBox3.Text = flag1 + “ “ + flag2 + “ “; if (a.IndexOf(“.“) = -1) flag1 = 0; if (b.IndexOf(“.“) = -1) flag2 = 0; a_l = Math.Max(flag1, flag2); /补 0 操作 while (flag1 flag2) b = b + “0“; flag2+; while (flag1 0) a = a + “0“; buff1+; /设置精度 for (int i = 0; i 0) if (result.Substring(result.Length - 1, 1) = “0“) result = result.Substri